(57)【要約】【課題】乾燥開始直後のヒートポンプの乾燥性能の低下を低減する。【解決手段】水槽３の水を補助熱交換器１２へ導く排水供給経路３０と、機外から放熱器８に水を供給するすすぎ給水経路１７と、放熱器に供給された水を水槽へ供給する温水供給経路２４と、補助熱交換器を内包するとともに水槽から排出された水を通過させる熱交換槽１９と、圧縮機１０、送風装置９等を制御し、洗濯、乾燥を実行する制御装置２９とを備え、制御装置は、すすぎに用いる水をすすぎ給水経路を通して放熱器に供給し、補助熱交換器で洗濯排水から吸収した熱によりすすぎ水を放熱器で加熱した後、温水供給経路を通して水槽に供給しすすぎを実行した後、乾燥をおこなうようにしたものである。【選択図】図１
2013081633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衣類を収容するドラムと、洗濯用の水を貯める水槽と、冷媒が圧縮機、放熱器、膨張弁、吸熱器、補助熱交換器を順次循環するヒートポンプシステムと、前記吸熱器、放熱器、ドラムを通風連結する送風経路と、前記送風経路内の乾燥用空気を循環させる送風装置と、機外から前記水槽へ水を供給する給水経路と、前記水槽の水を前記補助熱交換器へ導く排水供給経路と、機外から前記放熱器に水を供給するすすぎ給水経路と、前記放熱器に供給された水を前記水槽へ供給する温水供給経路と、前記補助熱交換器を内包するとともに前記水槽から排出された水を通過させる熱交換槽と、前記圧縮機、送風装置等を制御し、洗濯、乾燥を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、すすぎに用いる水を前記すすぎ給水経路を通して前記放熱器に供給し、前記補助熱交換器で洗濯排水から吸収した熱によりすすぎ水を前記放熱器で加熱した後、前記温水供給経路を通して前記水槽に供給しすすぎを実行した後、乾燥をおこなうようにした洗濯乾燥機。
【請求項２】
送風経路内の放熱器の少なくとも一部が浸水するように貯水部を設け、前記貯水部にすすぎ水を溜めるようにした請求項１記載の洗濯乾燥機。
【請求項３】
貯水部に溜まった水を撹拌する撹拌装置を備えた請求項２記載の洗濯乾燥機。
【請求項４】
熱交換槽は、洗濯排水を溜める構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
【請求項５】
熱交換槽に溜まった水を撹拌する熱交換槽撹拌装置を備えた請求項４記載の洗濯乾燥機。
【請求項６】
熱交換槽は、水槽と一体的に構成した請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
【請求項７】
ヒートポンプシステムは、冷媒が圧縮機、放熱器、膨張弁、吸熱器、補助熱交換器を循環するサイクル１と、前記サイクル１から補助熱交換器を経由しないサイクル２とを切り替えるサイクル切替弁を設けた請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
【請求項８】
排水弁は、水槽からの水を熱交換槽に導く状態と、直接機外へと排出する直接排出経路と連通する状態と、閉止状態を選択可能に構成した請求項１〜７のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衣類の洗濯と乾燥をおこなう洗濯乾燥機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプシステムを搭載し、ヒータなどを使用した場合と比較して消費エネルギーを低減して衣類を乾燥させることが可能な洗濯乾燥機が提案されている。このような洗濯乾燥機の課題の１つとして、乾燥を開始した直後から初期にかけて、衣類や衣類を収容するドラムの温度が低いために、本来衣類の水分を蒸発させるための乾燥風の熱が、ドラム等の加熱のために使われてしまい、乾燥の起ち上がり性能が低下しているという課題がある。
【０００３】
上記課題を解決するために、例えば、衣類のすすぎを温水で行うことで乾燥開始前に衣類やドラムの温度を上げ、乾燥初期の乾燥効率を改善することが提案されている。中でもすすぎ水を省エネルギーで加熱するために、ヒートポンプシステムを利用して洗濯排水の熱ですすぎ水を加熱することが考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図７は、特許文献１に記載された従来の洗濯機を示したものである。図に示すように、衣類を収容するドラム５１と、水を貯める水槽５２と、圧縮機５３、放熱器５４、膨張弁５５、吸熱器５６を冷媒が循環するように管路５７で連結して冷凍サイクルを構成しているヒートポンプシステムと、洗濯およびすすぎ時に水を水槽５２へ給水する給水経路５８と、洗濯およびすすぎ後に水槽５２内の水を排水する排水経路５９が設けられている。
【０００５】
このような洗濯機によれば、洗濯中にヒートポンプシステムを駆動し、洗濯排水の熱ですすぎ水を加熱することで、すすぎが終わった後の衣類やドラム５１を加熱した状態にすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００７−５３１５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、ヒートポンプシステムを乾燥用に使用することができず、洗濯と乾燥をおこなう洗濯乾燥機とするためには、新たな熱源やヒートポンプシステムを搭載する必要があり、高コストで、構成が難しい洗濯乾燥機となるという問題があった。一方、単純に廃熱利用のためのヒートポンプシステムと乾燥のためのヒートポンプシステムを一体化した場合に、洗濯排水内のゴミが熱交換器に付着してしまい、乾燥効率が低下するという課題があった。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、１つのヒートポンプシステムを洗濯と乾燥に利用し、洗濯排水中のゴミが熱交換器に詰まって乾燥効率が低下することを防いで、乾燥開始直後のヒートポンプの乾燥性能の低下を低減した洗濯乾燥機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯乾燥機は、冷媒が圧縮機、放熱器、膨張弁、吸熱器、補助熱交換器を順次循環するヒートポンプシステムと、前記吸熱器、放熱器、ドラムを通風連結する送風経路と、前記送風経路内の乾燥用空気を循環させる送風装置と、機外から水槽へ水を供給する給水経路と、前記水槽の水を前記補助熱交換器へ導く排水供給経路と、機外から前記放熱器に水を供給するすすぎ給水経路と、前記放熱器に供給された水を前記水槽へ供給する温水供給経路と、前記補助熱交換器を内包するとともに前記水槽から排出された水を通過させる熱交換槽と、前記圧縮機、送風装置等を制御し、洗濯、乾燥を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、すすぎに用いる水を前記すすぎ給水経路を通して前記放熱器に供給し、前記補助熱交換器で洗濯排水から吸収した熱によりすすぎ水を前記放熱器で加熱した後、前記温水供給経路を通して前記水槽に供給しすすぎを実行した後、乾燥をおこなうようにしたものである。
【００１０】
これによって、排水される洗濯水の熱により乾燥前に吸熱器内の冷媒およびドラム、衣類等を加熱し、乾燥工程が開始されるとすぐに乾燥空気を加熱することが可能となり、乾燥性能を向上させた洗濯乾燥機を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の洗濯乾燥機は、低コストで信頼性が高く、消費するエネルギーや水を余分に使わずに乾燥性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図
【図２】同洗濯乾燥機の要部断面斜視図
【図３】同洗濯乾燥機の運転シーケンスを示すタイムチャート
【図４】同洗濯乾燥機の冷媒温度の変化を示す図
【図５】本発明の第２の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図
【図６】本発明の第３の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図
【図７】従来の洗濯機の要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、衣類を収容するドラムと、洗濯用の水を貯める水槽と、冷媒が圧縮機、放熱器、膨張弁、吸熱器、補助熱交換器を順次循環するヒートポンプシステムと、前記吸熱器、放熱器、ドラムを通風連結する送風経路と、前記送風経路内の乾燥用空気を循環させる送風装置と、機外から前記水槽へ水を供給する給水経路と、前記水槽の水を前記補助熱交換器へ導く排水供給経路と、機外から前記放熱器に水を供給するすすぎ給水経路と、前記放熱器に供給された水を前記水槽へ供給する温水供給経路と、前記補助熱交換器を内包するとともに前記水槽から排出された水を通過させる熱交換槽と、前記圧縮機、送風装置等を制御し、洗濯、乾燥を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、すすぎに用いる水を前記すすぎ給水経路を通して前記放熱器に供給し、前記補助熱交換器で洗濯排水から吸収した熱によりすすぎ水を前記放熱器で加熱した後、前記温水供給経路を通して前記水槽に供給しすすぎを実行した後、乾燥をおこなうようにしたことにより、排水される洗濯水の熱を補助熱交換器の中を通る冷媒に伝達し、乾燥工程が開始されるとすぐに乾燥風を加熱することが可能となる。また、加熱された水ですすぎを行うことで、乾燥前にドラムや衣類の温度を上げることが可能となり、乾燥性能を向上させるとともに、送風経路内の吸熱器が直接洗濯排水と接触することがないので、長く使い続けても乾燥性能が低下しない洗濯乾燥機を提供することが可能となる。また、送風経路内の吸熱器を浸水させないので、外気温が低い場合などに吸熱器に霜付きなどが発生しにくくなり、外気温が変動しても安定的に乾燥させることが可能となる。また、洗濯水の廃熱を吸収する補助熱交換器と、乾燥風を除湿するための吸熱器を別々に設けているので、洗濯排水中のゴミや汚れが吸熱器に付着するのを防止することができ、乾燥のための吸熱器での熱交換性能を維持することができる。
【００１４】
第２の発明は、特に、第１の発明に加えて、送風経路内の放熱器の少なくとも一部が浸水するように貯水部を設け、前記貯水部にすすぎ水を溜めるようにしたことにより、長時間すすぎ水が放熱器と接することができるので、より確実に放熱器の熱ですすぎ水を高温に加熱し、冷媒や衣類の温度を乾燥前に上げることができるので、乾燥性能を向上させることが可能となる。
【００１５】
第３の発明は、特に、第２の発明に加えて、貯水部に溜まった水を撹拌する撹拌装置を備えたことにより、貯水部に溜まったすすぎ水と放熱器との間の熱交換がより効率よく行われるので、さらにすすぎ水を高温にすることができ、乾燥効率を高めることが可能となる。
【００１６】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明に加えて、熱交換槽は、洗濯排水を溜める構成としたことにより、長時間洗濯排水が補助熱交換器と接することができるので、より確実に洗濯排水の熱で補助熱交換器内の冷媒を高温に加熱し、冷媒や衣類の温度を乾燥前に上げることができるので、乾燥性能を向上させることが可能となる。
【００１７】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明に加えて、熱交換槽に溜まった水を撹拌する熱交換槽撹拌装置を備えたことにより、熱交換槽に貯まった洗濯排水と補助熱交換器内の冷媒との間の熱交換がより効率よく行われるので、さらに冷媒温度を高温にすることができ、乾燥効率を高めることが可能となる。
【００１８】
第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明に加えて、熱交換槽は、水槽と一体的に構成したことにより、乾燥中に温まった水槽や水槽内の空気の熱が水槽壁面を介して外部へ放出されることを低減することができ、乾燥性能を向上させた洗濯乾燥機を提供することが可能となる。
【００１９】
第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明に加えて、ヒートポンプシステムは、冷媒が圧縮機、放熱器、膨張弁、吸熱器、補助熱交換器を循環するサイクル１と、前記サイクル１から補助熱交換器を経由しないサイクル２とを切り替えるサイクル切替弁を設けたものである。これにより、乾燥時に補助熱交換器で冷媒が周囲の空気と熱を伝達するので、冷媒を不必要に加熱、冷却して乾燥空気の加熱、冷却効率を低下させることを低減し、さらに乾燥効率を高めることが可能となる。
【００２０】
第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明に加えて、排水弁は、水槽からの水を熱交換槽に導く状態と、直接機外へと排出する直接排出経路と連通する状態と、閉止状態を選択可能に構成したものである。これにより、水道水と変わらない温度のすすぎの排水を熱交換槽内に導入して冷媒温度を下げてしまうことをなくし、乾燥効率を低下させることのない洗濯乾燥機を提供することが可能となる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図、図２は、同洗濯乾燥機の要部断面斜視図、図３は、同洗濯乾燥機の運転シーケンスを示すタイムチャート、図４は、同洗濯乾燥機の冷媒温度の変化を示す図である。
【００２３】
図１において、本発明の第１の実施の形態の洗濯乾燥機は、本体１と、衣類等の洗濯物を収容するドラム２と、ドラム２の外側に配置され洗濯用の水を貯める水槽３と、水槽３の背面側に固定されたドラム２を回転させるモータ４と、ドラム２の前方を閉じるドア５を有している。モータ４は、水槽３の背面を貫通した回転軸２ａを介してドラム２と連結されており、ドラム２は水平軸を中心に回転駆動するように構成されている。モータはブラシレス直流モータで構成され、インバータ制御によって回転速度が自在に変化させることができるようになっている。
【００２４】
本体１内には、乾燥用空気を循環させる送風経路６が設けられている。送風経路６内には乾燥風の流れの上流側から順に、吸熱器７、放熱器８、送風装置９が設置されている。送風経路６の両端は、いずれも水槽３の上部と連通接続されている。また、本体１内には圧縮機１０および膨張弁１１が設けられている。圧縮機１０、放熱器８、膨張弁１１、吸熱器７、補助熱交換器１２は、内側に冷媒を封入した冷媒経路１３によって順にループ状に接続されており、冷凍サイクルを形成している。
【００２５】
吸熱器７、放熱器８、補助熱交換器１２は冷媒経路１３が蛇行し、これらの冷媒経路１３に多数の伝熱フィンを接触させるように構成されている。少なくとも放熱器８や補助熱交換器１２の冷媒経路１３および伝熱フィンは、硬度の高い水や洗濯後の排水に接触しても腐食や汚れの固着が生じにくい素材、あるいは、表面状態で構成されており、伝熱フィンは、例えば、金属のフィラなどを加えて熱伝導性を高めた樹脂でできている。また、冷媒経路１３は、例えば、銅パイプの表面に樹脂コーティングされている。
【００２６】
放熱器８は送風経路６の略最下位置に配置されている。送風経路６の最下部は貯水部１４を構成している。貯水部１４は、放熱器８が浸水するように構成されており、貯水部１４の水は吸熱器７に接触しにくいように、吸熱器７下部の底面は、貯水部１４の底面よりも高い位置に構成されている。
【００２７】
ドラム２は、有底略円筒形であり、略水平軸周りに回転し、前面に設けた開口部２ｂは開閉自在なドア５と対向するように構成されている。ドラム２の周側面にドラム２の内外を貫通するように全周に亘って多数の孔２ｃを備えている。また、ドラム２の内周側面には、洗濯物をドラム２の回転に伴って上方向に持ち上げる複数のバッフル２ｄを内方へ突設している。
【００２８】
水槽３には、水槽３と本体１外の水栓Ａとを連通接続する給水経路１５が接続されている。水栓Ａは室温と略同等の常温の水道水等を洗濯乾燥機に供給する。給水経路１５の途中には、洗剤や漂白剤などを供給する水に混入させるための洗剤ケース（図示せず）と、給水切替弁１６が設けられている。給水切替弁１６は、給水経路１５と水槽３、或いは、すすぎ給水経路１７のどちらかを連通させるか、または、給水を停止するかの３つの状態を実現することができる。
【００２９】
すすぎ給水経路１７は、給水切替弁１６と放熱器８周囲の貯水部１４とを連通接続している。水槽３内の略底部には洗濯水を加熱するためのヒータ１８が設けられている。排出口３ａは水槽３の略最下部となっており、水槽３内の水を排出する際には水のほぼ全てが排出される構成となっている。
【００３０】
水槽３の排出口３ａ側には、熱交換槽１９が排水弁２０を挟んで接続されている。熱交換槽１９の内側には補助熱交換器１２が設けられている。熱交換槽１９への洗濯排水の入り口は複数孔１９ａから構成されており、これらの複数孔１９ａは補助熱交換器１２の略直上に構成されている。補助熱交換器１２を加熱した後の洗濯排水は、熱交換槽１９の出口から機外へと排出される。排水弁２０には、水槽３から排出された水を熱交換槽１９を通さずに機外へと排出する直接排水経路２１が接続されている。
【００３１】
図２は、送風経路６内の吸熱器７および放熱器８周辺を示している。図２において、貯水部１４の略最下位置には、排水ポンプ（図示せず）を介して機外と連通接続された排水経路２２が接続されている。また、貯水部１４の水を水槽３へ供給するための温水供給経路２４が設けられている。温水供給経路２４は、貯水部１４の略底部と水槽３を連通接続しており、温水供給経路２４には温水供給ポンプ２３が設けられている。図１に示すとおり、放熱器８の上部は貯水部１４の上方に配置され、貯水部１４に最大限貯水しても放熱器８の上部は浸水しない構成となっている。
【００３２】
洗濯乾燥機の本体１の最外郭は外郭壁２５からなっている。水槽３の振動を抑え、水槽３の振動を外郭壁２５に伝達することを低減するために、水槽３の上部に吊下げバネ２６を設け、ダンパ２７を水槽３と外郭壁２５との間に設けて水槽３を下方から弾性支持している。さらに、外郭壁２５の底面には、本体１を床面に設置する弾性体の脚２８を取り付けている。
【００３３】
また、本体１内の上方前部には、モータ４および送風装置９、圧縮機１０、給水切替弁１６、ヒータ１８、排水弁２０、温水供給ポンプ２３などを制御する制御装置２９が設けられており、使用者は操作部（図示せず）を操作することにより、所望の運転が可能となる。
【００３４】
以上のように構成された洗濯乾燥機について、以下その動作、作用について説明する。衣類等の洗濯物の洗濯および乾燥プログラムの実行による動作の詳細を説明する。図３は各装置が洗濯や乾燥の工程においてどのように制御されているかを示している。
【００３５】
まず、洗濯の手順の概要を示す。洗濯は、洗い工程およびすすぎ工程、脱水工程からなる。洗い工程での手順を示す。使用者は、最初にドア５を開放してドラム２内に衣類等の洗濯物を収容した後ドア５を閉じ、操作ボタンを操作して所望の運転プログラムを選択して運転を開始させる。
【００３６】
制御装置２９は、ドア５が閉じられていることを確認した後、モータ４を駆動させて、回転数などから衣類の量を判定する。その後、制御装置２９は、給水切替弁１６を開放して水栓Ａと水槽３が連通する状態（この状態を状態Ｇと呼ぶ）とし、水槽３内に水を溜め始める。給水切替弁１６を通って水槽３に供給される水は洗剤ケースを通過しており、このとき、排水弁２０は閉じた状態とする。水を貯めながら、制御装置２９はモータ４を駆動させることで、衣類を満遍なく濡らしておく。同時に制御装置２９はヒータ１８により洗濯水の加熱を開始する。
【００３７】
水槽３に所定の水量が溜まると、制御装置２９は給水切替弁１６を閉じ、モータ４を正転、反転を繰り返すなど所定のプログラムにしたがってドラム２を回転させ、叩き洗いの作用によって衣類の汚れを落とす。制御装置２９は、水槽３内の水温が所定の温度になると、ヒータ１８への通電を停止する。洗濯を行い、所定の時間が経過すると制御装置２９は、排水弁２０を開放して洗剤や汚れと共に洗濯水を水槽３から排出する。
【００３８】
洗い工程が終了すると、次にすすぎ工程を開始する。制御装置２９は、給水切替弁１６を開放して水栓Ａと水槽３を連通させ、再び水槽３に水を供給する。所定の量の水を水槽３内に供給すると給水切替弁１６を閉じる。この間、排水弁２０は閉じたままで制御されている。水槽３に水を貯めた状態で制御装置２９はモータ４を駆動させ、衣類に付着している洗剤成分や汚れ成分を汚れていない水の中へと移動させて汚れを落とす。所定の時間が過ぎると、排水弁２０を開放してすすぎ終わった水を水槽３から排出する。すすぎ工程では、制御装置２９はヒータ１８に通電しない。すすぎ工程では、給水、モータ駆動、排水というサイクルを複数回行う。
【００３９】
すすぎ工程が終了すると、次に脱水工程を実行する。制御装置２９は、モータ４を駆動させてドラム２を高速回転（例えば１４００ｒｐｍの回転数）させる。このとき、回転数が増加していくにつれて、衣類に付加される遠心力が強まっていくため、衣類はドラム２の内側に張り付いていく。そして衣類に含まれる水分は、遠心力によりドラム２の孔２ｃを通して水槽３内側に飛ばされることになる。これにより、衣類に含まれる水分のある程度は除去される。脱水された水分は制御装置２９が排水弁２０を開くことで水槽３から排出される。
【００４０】
次に、洗濯排水の熱を利用してすすぎ水を加熱する方法について説明する。排水供給経路３０は、排水弁２０を介して水槽３と熱交換槽１９とを連通接続している。排水弁２０は、水槽３からの排水を熱交換槽１９に導く状態（この状態を状態Ｂと呼ぶ）か、排水を直接排水経路２１を介して機外に導く状態（この状態を状態Ｃと呼ぶ）か、或いは、排水弁２０を閉じて排出しないかの３つの状態を切り替えることができる。
【００４１】
制御装置２９は、洗濯水の排水時には排水弁２０を状態Ｂに制御する。排水弁２０が状態Ｂになっていると、洗濯排水は熱交換槽１９に導入される。ヒートポンプシステムを構成する補助熱交換器１２は、熱交換槽１９の複数孔１９ａより落下する洗濯排水と接触し、加熱される。
【００４２】
補助熱交換器１２が一般的に使われているアルミニウム製や銅製の伝熱フィンや冷媒経路で構成されていると、長期間の使用により、伝熱フィンや冷媒経路１３の表面で腐食が生じたり、汚れが固着するなどの不具合が比較的起こりやすいが、本実施の形態では、樹脂製の伝熱フィンおよび樹脂コーティングされた冷媒経路１３を使用しているので、腐食が生じにくく、汚れも固着しにくい。
【００４３】
すすぎ工程の最後のサイクルでは、制御装置２９は、給水切替弁１６をすすぎ給水経路１７に導く状態（この状態を状態Ｈと呼ぶ）に切り替えて、水を放熱器８周囲の貯水部１４に供給する。補助熱交換器１２に洗濯排水を接触させ、貯水部１４にはすすぎ用の水を溜めた状態で、ヒートポンプサイクルを動作させる。
【００４４】
制御装置２９は圧縮機１０を駆動すると、冷媒は補助熱交換器１２により洗濯排水の熱を吸収し、放熱器８により貯水部１４に溜めたすすぎ用の水を加熱する。制御装置２９は所定の時間圧縮機１０を駆動させると、水が所定の温度まで温まったと判断し、温水供給ポンプ２３を駆動させる。貯水部１４に溜まった温水は、温水供給ポンプ２３によって水槽３に移動される。貯水部１４の温水が水槽３に供給され始めるまでに、制御装置２９は洗濯排水を機外へと排出している。
【００４５】
一方、すすぎ、脱水時には、制御装置２９は排水弁２０を状態Ｃに制御する。こうすることで、すすぎ、脱水時の排水は熱交換槽１９に流入することなく機外へと排出される。
【００４６】
次に、乾燥工程の手順の概要を説明する。洗い、すすぎ、脱水を完了した後、衣類の乾燥運転を実行する。乾燥工程が開始されると、制御装置２９は圧縮機１０を駆動させる。圧縮機１０は、圧縮して高温になった冷媒を冷媒経路１３内を放熱器８側へと送り出す。放熱器８では冷媒よりも低温の乾燥空気に冷媒の熱を移動させることで、冷媒の温度は低下する。その後、冷媒は膨張弁１１に到達し、減圧され液化する。液化した冷媒は吸熱器７で比較的高温の乾燥空気の熱を吸収して冷媒の温度が上昇し、冷媒は再び圧縮機１０で圧縮される。
【００４７】
一方、乾燥空気の視点で考えると、水槽３から送風経路６に入り込んだ乾燥空気は、図１中の黒矢印に示す方向へ流れて循環する。ドラム２内で湿った衣類により湿度が高くなった空気は吸熱器７によって冷却される。冷却された乾燥空気の温度に対応して絶対飽和湿度は低下するので、乾燥空気に溶け込めなくなった水分が吸熱器７に付着することになる。このように冷却された乾燥空気が放熱器８によって再び加熱されることで、温度に対応して絶対飽和湿度は上昇し、相対的な湿度は低下し低湿度の乾燥空気となって、送風装置９を通過して再び水槽３内に戻される。
【００４８】
次に、乾燥中のヒートポンプシステムについて説明する。洗濯排水ですすぎ水を加熱することにより、ヒートポンプシステムの冷媒温度が一定温度まで上昇する。このことが乾燥の起ち上がり時の乾燥性能に与える影響について説明する。図４において、点線は、乾燥前に冷媒を加熱していない場合のヒートポンプシステムの冷媒温度であり、実線は、乾燥前にヒートポンプシステムを起動した場合のヒートポンプシステムの冷媒温度である。
【００４９】
乾燥前に冷媒が温まっていない場合には、図４の点線で示すとおり、初期温度Ｄ（略室温）から冷媒の温度が変化していき、ある程度の温度になると安定的になる。冷媒温度が略一定になるまでの状態を遷移状態と呼ぶ。この状態の間に、冷媒は初期温度から安定的な状態に達するまで徐々に温度が変化していく。
【００５０】
その後、吸熱器７および放熱器８と乾燥用空気との熱交換が行われ、冷媒温度が略一定の状態となり、これを安定状態と呼ぶ。乾燥効率が低くなるのはこの起動直後の遷移状態でのことである。遷移状態で乾燥効率が低下するのは、放熱器８側冷媒の温度が高くなく、また、吸熱器７側冷媒の温度が低くないため、乾燥用空気との熱交換ができないためである。
【００５１】
本実施の形態の制御方法によれば、図４の実線に示すとおり、乾燥開始時の初期冷媒温度は安定状態とまったく同じ温度ではないが、それに近い温度（図中、初期温度Ｅおよび初期温度Ｆ）になっている。そのため、放熱器８側冷媒温度は従来よりも短時間で安定状態に達することができる。
【００５２】
制御装置２９は貯水部１４に貯まった水を貯水部１４外へ排出するが、この排出の際に、放熱器８の一部に水が付着して残ってしまう場合がある。放熱器８に水が付着したまま乾燥運転を開始すると、放熱器８の熱量が本来の乾燥空気にではなく、その残水を加熱することに使われてしまい、乾燥空気の加熱効率が低下してしまうという問題が生じる。このような問題を避けるために、制御装置２９は圧縮機１０を駆動する前に送風装置９を駆動する。送風装置９によって送風経路６内には風が発生し、放熱器８に付着した水を落下させることができる。
【００５３】
放熱器８は、すすぎ水の加熱の際にすべて浸水してしまわない構成となっている。水栓Ａから供給された水に汚れやゴミ等が含まれていた場合、放熱器８にその汚れやゴミが付着してしまうことになるが、放熱器８全体が浸水しているわけではないので、放熱器８全体に汚れやゴミが付着してしまうことを防ぐことができ、乾燥時に放熱器８と乾燥空気との間の熱交換が妨げられるのを防ぐことができる。
【００５４】
以上の構成により、本実施の形態の洗濯乾燥機は、補助熱交換器１２を洗濯排水に、放熱器８をすすぎ水に浸水させてヒートポンプシステムを駆動することにより、洗濯排水の熱をすすぎ水に移動することができ、これにより少ない消費電力ですすぎ水を加熱することができる。この結果、乾燥運転の開始前にドラム２内の衣類およびドラム２自身の温度を上昇させることができ、さらに、冷媒温度も上昇させることができるので、乾燥起ち上がり時の乾燥性能を向上させて、より短時間かつ省エネルギーで乾燥が可能な洗濯乾燥機を提供することが可能となる。また、吸熱器７を洗濯排水と接触させて吸熱する場合に比べて、吸熱器７に洗濯排水中のゴミや洗剤などが付着して乾燥時の熱交換を妨げることがないので、長期的に使用しても乾燥性能が劣化せず、信頼性の高い洗濯乾燥機を提供することができる。
【００５５】
また、本実施の形態の洗濯乾燥機は、洗濯排水を貯める貯水部１４を送風経路６外にも設け、長時間吸熱器７と洗濯排水を接触させることで、冷媒の加熱効率が向上し、より乾燥初期の乾燥効率を向上させることが可能となる。
【００５６】
なお、水栓Ａから温水が供給される場合には、ヒータ１８はなくても問題ない。また、水栓Ａは、建物に設置された水道栓に限定するものではなく、風呂水などの供給部であってもよい。
【００５７】
（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図である。本実施の形態の特徴は、冷媒が圧縮機１０、放熱器８、膨張弁１１、吸熱器７、補助熱交換器１２を循環するサイクル１と、サイクル１から補助熱交換器１２を経由しないサイクル２を設け、サイクル切替弁３１によって、サイクル１とサイクル２を切り替えるようにしたものである。他の構成は実施の形態１と同じであり、同一の構成に同一の符号を付して、詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００５８】
熱交換槽１９の出口には熱交換槽排水弁３２を設けている。また、ヒートポンプシステムは、圧縮機１０を補助熱交換器１２を介して吸熱器７と連結し、その後膨張弁１１、吸熱器７と順次連結されるサイクル１と、圧縮機１０と吸熱器７とを直接連結するサイクル２とを選択可能なように、冷媒経路１３の２ヶ所（圧縮機１０と補助熱交換器１２との間と、補助熱交換器１２と吸熱器７との間）にサイクル切替弁３１を設けている。
【００５９】
制御装置２９は、このサイクル切替弁３１を制御し、サイクル１とサイクル２とを自在に切り替えることができる。貯水部１４にはポンプからなる撹拌装置３３が設けられており、貯水部１４に貯まった水を撹拌するよう構成されている。
【００６０】
以上のように構成された洗濯乾燥機について、以下その動作、作用について説明する。基本的な動作は、実施の形態１と同様であるので省略する。洗い工程、すすぎ工程、脱水工程の動作について説明する。制御装置２９は、洗い工程が終了すると排水弁２０を開いて洗濯排水を熱交換槽１９に導く。このとき制御装置２９は熱交換槽排水弁３２を閉じているので、熱交換槽１９に洗濯排水が溜まり始める。
【００６１】
制御装置２９は、熱交換槽１９に一定時間洗濯排水を供給した後は、排水弁２０を直接排水経路２１側に切り替えて、洗濯排水を直接排水経路２１を通じて機外へと排出する。洗濯量が多いなどの理由で洗濯排水が多い場合は、必要な水量以外は熱交換槽１９を通さずに排出する。
【００６２】
次に、すすぎのために、制御装置２９は、給水切替弁１６を給水経路１７側に切り替えて、すすぎ給水経路１７を介して水を貯水部１４に供給する。制御装置２９は、貯水部１４にすすぎ水が溜まると撹拌装置３３を動作させ、すすぎ水を撹拌して貯水部１４内で循環させる。貯水部１４内の水に動きが生じると、すすぎ水と放熱器８との間の熱伝達の効率が上昇し、より熱を伝えやすくなる。
【００６３】
次に、ヒートポンプシステムについて説明する。制御装置２９は洗濯が開始されると、サイクル切替弁３１を動作させて補助熱交換器１２を含んだサイクル１が働くように制御する。洗濯排水が熱交換槽１９に導入されると、洗濯排水によって補助熱交換器１２が浸水し加熱され始める。
【００６４】
補助熱交換器１２が浸水して一定時間（補助熱交換器１２内の冷媒がある程度加熱されるのに必要な時間）が経過すると、制御装置２９は圧縮機１０を短時間駆動させる。圧縮機１０を駆動させる時間は、おおよそ補助熱交換器１２内の温められた冷媒がヒートポンプシステム内のその他の部分に移動し、補助熱交換器１２内の冷媒温度が低くなるまでの時間である。このように圧縮機１０の駆動を１回ないし複数回行うことで、ヒートポンプシステム全体の冷媒を加熱することができる。
【００６５】
その後、乾燥が開始される前後に制御装置２９はサイクル切替弁３１を動作させて、サイクル２が働くように制御する。サイクル切替弁３１がなく、実施の形態１のようなヒートポンプサイクルであると、乾燥工程が開始されると、放熱器８および補助熱交換器１２の両方で放熱する。
【００６６】
放熱器８の熱は乾燥空気に与えられるので、乾燥に寄与するが、補助熱交換器１２の熱は熱交換槽１９内の空気を加熱するだけなので、乾燥には直接寄与しないし、熱交換槽１９での放熱量が増えると放熱器８側での放熱量が減り、乾燥空気の加熱量が減少する。
【００６７】
そこで、本実施の形態では、乾燥初期には乾燥空気をできるだけ速く加熱すべく、制御装置２９はサイクル２でヒートポンプシステムを駆動して、熱交換槽１９での余分な吸熱を低減する。一方、乾燥が始まって一定時間が経過した以降は、冷媒の温度と圧力が高まりすぎて圧縮機１０を定期的に停止する必要が生じる場合がある。このような段階になると、制御装置２９はサイクル１が働くようにサイクル切替弁３１を切り替えて、補助熱交換器１２でも放熱することで、圧縮機１０を停止しなくてもよくなり、より短時間で乾燥を終えることが可能となる。
【００６８】
以上のように、ヒートポンプシステムを、すすぎ水の加熱用に補助熱交換器１２を含むサイクル１で使用し、乾燥用に補助熱交換器１２を含まないサイクル２で使用することにより、乾燥工程中に補助熱交換器１２が熱交換槽１９で余分な熱を吸熱してしまい、乾燥の効率が低下してしまうことを防いで、すすぎ水の加熱と乾燥のそれぞれで効率の高いヒートポンプの運転を可能にし、省エネルギー性の高い洗濯乾燥機を提供することが可能となる。
【００６９】
また、熱交換槽１９に洗濯排水を貯留できるようになることで、より洗濯排水と補助熱交換器１２との間で熱交換が行えるようになり、冷媒をより高温にすることが可能となるので、乾燥開始直後の乾燥効率を高くすることが可能となり、より短時間で効率よく乾燥させることが可能となる。
【００７０】
また、洗濯排水で補助熱交換器１２を加熱している状態で圧縮機１０を駆動させることで、ヒートポンプシステム内の冷媒を移動させ、システム全体の冷媒を加熱することが可能となるので、乾燥開始直後の乾燥効率をより高くすることが可能となり、より短時間で効率よく乾燥させることが可能となる。
【００７１】
また、貯水部１４に溜められたすすぎ水を撹拌する撹拌装置３３を設けることで、より短時間で効率的なすすぎ水と放熱器８内の冷媒との熱交換が可能となるので、すすぎ水が貯水部１４に貯留されている時間が短くても、十分にすすぎ水を加熱することが可能となり、より短時間で効率よく乾燥させることが可能となる。
【００７２】
なお、ドラム２内の衣類の量が多く、貯水部１４で加熱する水量が貯水部１４の容量よりも多い場合には、すすぎ水を複数回に分けて加熱する。この場合には、制御装置２９は１度すすぎ水を加熱し終えた後も、洗濯排水を排出しない。
【００７３】
貯水部１４内の加熱したすすぎ水を水槽３に供給した後、制御装置２９は、給水切替弁１６をすすぎ給水経路１７側に切り替えて、水を貯水部１４に再び供給する。熱交換槽１９に溜めたままの洗濯排水の熱を使って、新しいすすぎ水を加熱する。その後、加熱した温水を水槽３に供給するというサイクルを所定の回数繰り返す。
【００７４】
その後、制御装置２９はモータ４を駆動してすすぎを実施する。排水の段階になると、制御装置２９は、切替弁２０を直接排水経路２１側に切り替えて、水槽３からの排水を熱交換槽１９を経由せずに直接機外へ排水し、すすぎを終了する。
【００７５】
（実施の形態３）
図６は、本発明の第３の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図である。本実施の形態の特徴は、洗濯排水を溜める熱交換槽１９を水槽３と一体的に構成し、熱交換槽１９に溜まった洗濯排水を撹拌する熱交換槽撹拌装置３４を設けたものである。他の構成は実施の形態１と同じであり、同一の構成に同一の符号を付して、詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００７６】
図６において、熱交換槽１９は水槽３の下部に一体的に設けられており、熱交換槽１９の内側下部には熱交換槽撹拌装置３４が設置されている。熱交換槽撹拌装置３４はポンプからなり、熱交換槽１９内の水を吸込んで、熱交換槽１９内に吐き出すように構成されている。水槽３と熱交換槽１９とは排水弁２０を介して連通接続されている。排水弁２０は補助熱交換器１２の直上以外の場所に構成されている。補助熱交換器１２は、熱交換槽１９の底面との間に一定程度の距離（例えば５ｃｍ）を設けて底面から上方に配置されている。また、直接排水経路２１は設けていない。
【００７７】
以上のように構成された洗濯乾燥機について、以下その動作、作用について説明する。基本的な動作は前記実施の形態と同様であるので省略する。洗濯について説明する。洗い工程が終わると、制御装置２９は、排水弁２０を開いて洗濯排水を熱交換槽１９に導く。このとき制御装置２９は熱交換槽排水弁３２を閉じているので、洗濯排水は熱交換槽１９に溜まり始める。
【００７８】
補助熱交換器１２と熱交換槽１９の内底部との間に一定距離の隙間が設けられているため、補助熱交換器１２は洗濯排水が溜まり始めた直後は浸水しない。熱交換槽１９に洗濯排水が溜まると、制御装置２９は熱交換槽攪拌装置３４を動作させて熱交換槽１９に溜まった洗濯排水を撹拌し、補助熱交換器１２との間で効率よく熱交換が行われる。
【００７９】
また、すすぎ終了後は、制御装置２９は排水弁２０と熱交換槽排水弁３２を開放する。その結果、排水弁２０から熱交換槽１９内に導入された水は補助熱交換器１２には触れずに熱交換槽排水弁３２を通過して排水される。
【００８０】
次に、熱交換槽１９に貯水する効果について説明する。熱交換槽１９には、すすぎ工程および脱水工程の間、洗濯排水が貯留される。脱水工程では、モータ４は高い回転数でドラム２を回転させることで、衣類に働く遠心力を利用して衣類から水分を離脱させる。このとき、ドラム２内の衣類が偏在しているとドラム２が激しく振動し、引いては本体１までもが振動することになる。
【００８１】
しかし、水槽３と一体的に熱交換槽１９が構成され、しかも熱交換槽１９内には一定量（例えば３０Ｌ）の水が存在すると、この水が重しとなり水槽３の振動を低減させる効果がある。水槽３の振動を低減させると、結果として洗濯乾燥機の本体１の振動を低減することができる。
【００８２】
また、熱交換槽１９には洗濯温度とほぼ同じ温水が貯留されているため、水道水ですすぎを行っても水槽３の温度が冷えにくい。その結果、乾燥を開始する際に温風の熱が冷えた水槽３に奪われることを低減することができる。
【００８３】
以上の構成により、本実施の形態の洗濯乾燥機は、熱交換槽１９に熱交換槽攪拌装置３４を設けたことにより、より効率よく洗濯排水の熱を補助熱交換器１２に伝えることができる、さらに冷媒を高温に加熱することができ、乾燥効率をさらに向上させることができる。
【００８４】
また、熱交換槽１９を水槽３と一体的に構成することで、水槽３からの放熱を減らして水槽３の温度を乾燥初期まで高く維持することができ、乾燥空気の熱を奪わず乾燥効率を向上させることができる。
【００８５】
なお、排水弁２０と熱交換槽１９との間にフィルタを設けると、洗濯時に衣類から脱落したリントや汚れなどが補助熱交換器１２に付着して吸熱性能が低下してしまうことを防ぐことができる。また、このフィルタは、取り外して洗浄することが可能であると、フィルタの目詰まり等を回避することができる。
【００８６】
なお、上記すべての実施の形態において、貯水部１４は、必ずしも送風経路６内に設ける必要はなく、送風経路６外でも冷媒経路等が存在し、冷媒を加熱することができればよい。洗濯排水により送風経路６外で冷媒を加熱すると、送風経路６内の吸熱器７あるいは放熱器８に洗濯排水が付着して乾燥時に乾燥効率を低下させることがないので、安定して乾燥性能を高めることが可能となる。
【００８７】
なお、上記すべての実施の形態において、ドラム２を水平軸周りに回転させて洗濯する洗濯方式を採用しているが、ドラム２が垂直軸周りに回転する縦型洗濯方式や、軸を水平軸と垂直軸の間の角度、つまり、ドラム２を前上がりに傾斜させるなど、他の洗濯方式でもよい。
【００８８】
なお、上記すべての実施の形態において、伝熱フィンおよび冷媒経路１３は、その表面において腐食などが生じることがなく、全体的に熱伝導性の良い物質で構成されていればよい。そのため、伝熱フィン全体が熱伝導性のよい樹脂で構成されていてもよく、また、金属製の伝熱フィンの表面に腐食などを抑えるためのコーティングが施されていたり、酸化膜が形成されているなどの構成でもよい。
【００８９】
なお、上記すべての実施の形態において、補助熱交換器１２は、必ずしも伝熱フィンおよび冷媒経路１３で構成されている必要はなく、一部伝熱フィンが設けられていなかったり、全体的に伝熱フィンがなくてもよい。特に、補助熱交換器１２の浸水する部分に伝熱フィンがないと、洗剤や汚れが付着してしまう恐れを低減することができるので、ヒートポンプシステムの信頼性が向上する。
【００９０】
なお、上記すべての実施の形態において、吸熱器７と放熱器８とは略同じ高さに配置されているが、吸熱器７の方が高い位置に配置すると、貯水部１４の水がさらに吸熱器７に付着してしまうことを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上のように、本発明にかかる洗濯乾燥機は、低コストで信頼性が高く、消費するエネルギーや水を余分に使わずに乾燥性能を向上させることができるので、洗濯乾燥機として有用である。
【符号の説明】
【００９２】
２    ドラム
３    水槽
６    送風経路
７    吸熱器
８    放熱器
９    送風装置
１０  圧縮機
１１  膨張弁
１２  補助熱交換器
１５  給水経路
１７  すすぎ給水経路
１９  熱交換槽
２４  温水供給経路
２９  制御装置
３０  排水供給経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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